The Reliable Power Producing Company for Today and Tomorrow

Steam coil

Rumusan Masalah…

1. Sering terjadi kerusakan pada heater elemen. 2. Waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan hot water tank lebih lama (+ 8 jam ) yang seharusnya hanya 4 jam 3. Kerusakan pada rubber lining hot water tank dan sulit dilakukan perbaikan karena butuh waktu ( + 3 hari ) dengan kedua unit 1 dan 2 shutdown.

1. melakukan pemanfaatan hot water pada Drain Tank APH Steam Coil untuk mengganti elemen pemanas pada sistem pemanas Hot Water Tank untuk Regenerasi Anion.

2. Merancang instalasi perpipaan dari Drain Tank Air Preheater Steam Coil menuju Hot Water Tank

Manfaat Diharapakan dengan melakukan pergantian ini akan

mempercepat waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air pada Hot Water Tank.

Perawatan untuk system ini lebih murah, karena tidak butuh elemen pemanas yang membutuhkan daya yang besar.

Kesiapan Hot water tank lebih baik, sehingga keandalan Water Treatment Plant diharapkan menjadi lebih baik.

Dengan memanfaatkan hot water dari Drain Tank Air Preheater Steam Coil maka diharapkan akan menurunkan pemakaian listrik sendiri sehingga effisiensi meningkat.

Batasan Masalah… Obyek study adalah NaOH hot water heater untuk

sistem regenerasi Anion Water Treatment Plant Unit Pembangkit Paiton.

Penggantian hanya dilakukan pada sistem heater. Hot water supply berasal dari Drain Tank APH Steam

Coil. Sistem peralatan yang lain dan tahapan regenerasi

tidak mengalami perubahan. Parameter operasional tetap sesuai dengan design

awal.

Analisa Pressure Drop Pada Pipa:

Geometri Pipa

Diameter pipa

Pipa Lurus (straight Pipe)

Belokan (Elbow) : 45º dan 90º

mayor

minor

Analisa temperatur drop

m, Cp

Aliran

1 2 L

Twi Two

q

( )( )ln( )

wi wolmtd

wi a

wo a

T TT T TT T

−∆ =

−−

( )loss p wi wo

lmtdloss

tot

q mc T TTqR

= −

∆=

Data Yang diambil… 1.cold water •Temperatur (T1) = 30 °C •Tekanan ( P1) = 1,2 kg/cm² •Flowrate (Q1) = 15 m³/jam

2. Hot water dari Drain Tank Air Preheater steam coil •Temperatur (T2) = 91 °C •Tekanan (P2) = 1,7 kg/cm² •Volume tank ( V2)= 15 m³

3. Hot water product •Temperature (T3) = 60 °C •Tekanan hot water tank (P3) = 1,2 kg/cm² •Volume hot water tank (V3) = 22,5 m³ •Flowrate( ṁ3) = 30 m³/jam

Skema perancangan

55.5 m

15.8 m

82 m

7.6 m5 m

30.5 m

0.8 m

2 m

7.5 m

4.5 m

4 m

0.5 m

2 m

20 m

26.2 m

5 m

4.5 m

5 m

6 m

1.3 m

0.3 m

0.3 m

0.5 m

1.7 m0.2 m

0.5 m

5 m

0.15 m

9 m

0.5 m

10.6 m

0.5 m

8 m

3 m

8 m

2 m

3.5 m

18.5 m

32.5 m

2.6 m

12 m

10.5 m

10 m

57 m

9.5 m

7.3 m

0.2 m

0.5 m

Steam coil 2

5.5 m

0.2 m

0.15 m

8 m

2 m

7.4 m

0.18 m

3 m

16 m

8.1 m

7.3 m

4.1 m

6.3 m

0.18 m

1.3 m

0.9 m

Steam coil 1

Koneksi dgn pipa lama

7.5 m

8 m

2.5 m

37.7 m

3 m4 m

31 m7.5 m

3 m5 m

2 m

1 m3 m

5 m

X

Y

Z

Hot Water Tank

3 m

4 m

1 m

5.5 m 0.5 m

Indirect Heating

6 m

18 m

2 m

Manual Isolation Valve

Gate Valve

Note :

Check Valve

1.5 m

1.5 m

Kebutuhan hot water Volume untuk hot water

Perhitungan Head loss Head loss mayor

Head loss minor

Elbow

Head loss minor tee

Head loss minor valve

Total head loss minor

Perhitungan head Pompa Head pompa yang diperlukan

Perbedaan tekanan

Perbedaan kecepatan

Perbedaan ketinggian Total

Kebutuhan pompa

Perhitungan temperatur drop Besarnya panas yang hilang sebanding dengan

penurunan temperatur inlet ke temperatur outlet

Koefisien konveksi udara

Dari tabel properties udara temp 303.08 K

Perhitungan angka Reynolds

Nusselt Number

Koefisien konveksi udara

Perhitungan koefisien konveksi water

Dari tabel properties water

Perhitungan angka Reynolds

Nusselt Number

Koefisien konveksi air

Perhitungan R total

Temperatur keluar pipa

Besar q loss

Temperatur luar alumunium

Waktu kesiapan hot water Volume yang digunakan

hot water

Cold water

Total waktu kesiapan hot water

Perhitungan Cost Benefit

kesimpulan Dengan memanfaatkan hot water yang berasal dari airpreheater drain tank dengan

temperatur 910C dan tekanan 1,7 kg/cm2 dapat memanaskan air pada hot water tank dengan temperatur 300C dan tekanan 1,2 kg/cm2 sehingga menjadi hot water yang digunakan untuk regenerasi anion dengan suhu 600C, flowrate 30 m3/jam dalam waktu 45 menit. Waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan hot water ini membutuhkan waktu yang lebih cepat yaitu 2,35 jam sedangkan dengan menggunakan heater membutuhkan waktu hingga 4 jam. Daya pompa yang digunakan 5,5 KW sedangkan menggunakan heater membutuhkan daya 240 KW. Untuk biaya operasional dapat menghemat Rp.229.144.080/tahun

. Instalasi perpipaan yang digunakan menggunakan pipa dengan diameter 2 [inchi]

dengan panjang pipa 670.66 [m] menggunakan pompa dengan head 25 [m] daya pompa 5,5 [KW]. Kecepatan aliran dalam pipa 1 [m/s]. sepanjang pipa diberikan insulation agar temperatur drop tidak lebih dari 50C yang terdiri dari silica board dengan tebal 0.06 [m] dan alumunium foil dengan tebal 0.0008 [m]. Dengan menggunakan insulation ini temperatur drop yang terjadi 0.18 0C.

Saran Untuk mengembangkan tugas akhir ini perlu

dipikirkan dan di kaji lebih lanjut terhadap pemanfaatan teknologi yang mungkin lebih effisien dan lebih handal untuk semua peralatan yang ada agar memperoleh peningkatan effisiensi dan keandalan unit.

WELL WATER TRANSFER PUMP A/B/CFLOWRATE : 216 M3/JAM P : 75KW

WELL WATER TANK

Kapasitas 5000KL

SERVICE WATER TANK

Kapasitas 5000KL

INJEKSI FERRIT KLORITINJEKSI ALUM / TAWASINJEKSI LIME / KAPUR

CLARIFIER A/BKapasitas @126m3/jam

DRAIN

GRAFITY SAND FILTER A/BKapasitas

@63m3/jam

GRAFITY SAND FILTER C/DKapasitas

@63m3/jam

CLEAR WELL

FILTER WATER TRANSFER PUMP

FLOWRATE:108 M3/JAM

CATION EXCHANGER A/BKapasitas 2x30 liter/det

Volume resin 13.25 % ; 3% loss/year

ANION EXCHANGER A/B Kapasitas 2x30 liter/detVolume resin 20.50 % ;

5% loss/year

MIXBED EXCHANGER A/BKapasitas 2x30 liter/det

Volume resin Cation mixbed : Volume 2,30 m3 ; 3% los/ year

Volume resin Anion mixbed: Volume 3,40 m3 ; 5% loss/ year

DECARBONATOR A/BKapasitas 2x30 liter/det

DECARBONATOR BOOSTER PUMP A/B/C/DFLOWRATE:120 M3/JAM

P : 48KW

DECARBONATOR BLOWER A/B

HCL DAY TANKKapasitas 12,5 m3

Kapasitas storage tank 118m3

NAOH DAY TANKKapasitas 10,8 m3

Kapasitas storage tank 108 m3

HOT WATER TANK

DEMIN STORAGE TANK A/BKapasitas 1800KL

DEMIN REGEN WATER PUMP A/BFLOWRATE:70 M3/JAM P : 9.7KW

NAOH DILUTION WATER PUMP A/B

FLOWRATE:40 M3/JAM P : 5.6KW

CONDENSATE STORAGE TANK A/BKapasitas 725 KL

DEMIN WATER TRANSFER PUMP A/B/CFLOWRATE:60 M3/JAM

P : 19.5KW

HCL IN

NAOH IN

R-H + MX --- R-M + HX

WATER TREATMENT PLANT (WTP) FLOW DIAGRAM

To atm

SUMBER KLONTONG

SUMBER KLONTONG TRANSFER PUMP A/B/C

FLOWRATE : 200 M3/JAM P : 132KW

Contoh ion yg diikat : CL-, SO42+

R-H + MX --- R-M + HX R-OH + HX -- R-X + H2O

R-M + HCL --- R-H + MCLR-X + NaOH --- R-OH + NaX

REGENERATION

OPERATIONREAKSI KIMIA

limbah limbah

R-OH + HX -- R-X + H2O

R-X + NaOH --- R-OH + NaXREGENERATION

OPERATIONREAKSI KIMIA

REGENERATIONR-M + HCL --- R-H + MCL

REAKSI KIMIAOPERATION

Contoh ion yang diikat : MG+, CA+ OPERATIONREAKSI KIMIA

H2CO3 ----- H2O + CO2

To mixbedTo mixbed

ejektorejektor

KUALIAS AIR DEMIN

PH :6, 5- 7,5Conductivity :<1µS/

cmSilica :<10 ppb

SiO2

KUALITAS AIR BAKUPH: 6,6- 8,5

Conductivity: 250-440 µS/ cmSilica :3300-30700 ppb SiO2

Kerusakan pada heater

WO HEATER NaOH WTP History DetailsITEM DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN COMPD-BYCC TOTAL COST---- ---- ---- -- ---- --- ------- -------- -- ----------

1 19-Jan-01 UHAR P9791 HPELEC 95063P CM 0FAN & HEATER HOTWATER WTP MATI 1 BUAH

2 18-Jul-01 UHAR P5765 HPELEC 95063P CM 0Elemen hot water rusak

3 18-Jul-01 UHAR P8657 HPELEC 95063P CM 0HOT WATER TANK WTP RUSAK

4 23-Aug-01 SPTN 00009791 PELEC 95046P CM 1355608FAN & HEATER HOTWATER WTP MATI 1 BUAH

5 19-Nov-01 SPTN 00010393 PELEC 95046P CM 134916HEATER HOT WTR TANK SWITCH POWER RUSAK

6 20-Nov-01 UHAR P10393 HPELEC 95063P CM 1HEATER HOT WTR TANK SWITCH POWER RUSAK

ITEM DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN COMPD-B CC TOTAL COST---- ---- ---- -- ---- --- ------- -------- -- ----------

7 19-Feb-03 UHAR P13897 HPELEC 95251P CM 0Fuse 600 A untuk Heater WTP putus 1 bh.

8 19-Feb-03 SPTN 00013897 PELEC 95046P CM 194596Fuse 600 A untuk Heater WTP putus 1 bh.

9 18-Jun-03 SPTN 00014824 PELEC 95046P CM 16Heater hot water tank trip (wtp)

10 20-Jun-03 UHAR P14824 HPELEC 95251P CM 0Heater hot water tank trip (wtp)

11 24-Sep-03 BRK SPTN 00015552 PCORRU 02001P CM 0Perbaikan Heater Hot Water tank

12 28-Jan-05 KLE SPTN 00018592 PCORRU 95101P CM 79000000Temp Heater hot wtr tank rendah

WO HEATER NaOH WTP) ITEM DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN COMPD-B CC TOTAL COST---- ---- ---- -- ---- --- ------- -------- -- ----------

13 22-Jun-05 SPTN 00019374 PCORRU 95102P CM 0Hot water heater WTP kabel leleh

14 15-Aug-05 SPTN 00016154 PPREVU 95163P CM 77382000Contactor Heater hot water

15 15-Aug-05 KLE SPTN 00017289 PPREVU 95163P CM 3500000HOT WATER DI WTP HEATERNYA BAYAK YG MATI

16 24-Aug-05 SPTN 00018643 PPREVU 95069P CM 0Penambahan sensor hot water tank

17 16-Sep-05 SPTN 00018996 PCORRU 95102P CM 0PHASA S HOT WATER HEATER TERKELUP AS

18 14-Oct-05 SPTN 00018642 PPREVU 02001P CM 0Phase T hot water tank terminal t erbakar

ITEM DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN COMPD-B CC TOTAL COST---- ---- ---- -- ---- --- ------- -------- -- ----------

19 5-Jul-06 UHAR P19909 HPINST 95252P CM 0Temp hot water tank naik lambat

20 16-Aug-06 SPTN 00018598 PMECH1 03004P CM 0Rubber line hot water mengelupas

21 22-Aug-06 UHAR P18598 HPMECH1 03006H CM 0Rubber line hot water mengelupas

22 13-Jul-07 SPTN 00019909 PINST 95258P ND 58608902Temp hot water tank naik lambat

Total Biaya Maintenace (7 tahun)Biaya Maintenance/tahun

220,176,039.00 31,453,719.86

Water In Water Out

Twi = 91oC Two = ?

Ta = 30oC Va = 2.3 m/s

L = 670.66 m

Ta

Tw

R1

R2

R3

R4

R5

Aluminum Silica Board Stainless Steel 304/306 L

PERHITUNGAN CONVECTION HEAT TRANSFER COEFFICIENT

( )[ ]5/48/5

4/13/2

3/12/1

000,282Re1

Pr/4.01

PrRe62.03.0

+

++= DD

DNu

DkNuh D=

3.05/4 PrRe23.0 DDNu =

( )[ ]2

27/816/9

6/1

Pr/559.01

Re387.06.0

++= D

DNu

Force Convection Gr/Re2<0.1 Internal Flow, Turbulent Free Convection Gr/Re2>10 Combine Convection 0.1<Gr/Re2<10 External Flow

Free Convection, Laminar Force Convection, Laminar

,

Pr),,(Re DD GrfNu =

2

3)(ν

β DTTgGr sD

∞−=

νVD

D =Re

αν

=Pr

LDhLkDD

LkDD

LkDD

LDhR

iwm

io

s

o

aiatot πππππ

12

)ln(2

)ln(2

)ln(1 112 ++++=

,